DE2906895A1 - Prinzip von fahrstabilen anhaenge- und fahrwerkskonstruktionen fuer geschleppte gleislose fahrzeuge - Google Patents

Description

• Die Erscheinung ist seit langem bekannt und ist z.B. letzthin in der Zeitschrift "ADAC Motorwelt" Nur.3, März 1978, S. 90 ff und Nr.2, Februar 1979, S. 22 ff beschrieben und fotographisch illustriert worden. Das "Schwänzeln" ist phänomenologisch eine angefachte, selbsterregte mechanische Schwingung, bei der zwar die Schwänzelbewegung um den Deichselkupplungs-Drehpunkt am auffälligsten ist, die jedoch noch mehr Freiheitsgrade besitzt. Angefacht bedeutet, daß die Schwingungsausschläge fortlaufend wachsen, womöglich bis zu einer gefährlichen Größe. Selbsterregt ist es, weil es schon nach einer genügend großen einmaligen Störung des Geradlaufes, beispiels-
• weise durch eine Windböe, seine Energie zum dann fortlaufendem Wachstum aus der eigenen und der vom Zugfahrzeug stationär eingespeisten kinetischen Fahrenergie und nicht aus äußeren Fremderregungen bezieht. Fremderregungen können natürlich, müssen aber nicht zur Aufrechterhaltung der Schwingungen beitragen.
• Bei dem bisher üblichen Konstruktionsprinzip mit Deichsel und nicht um die Hochachse schwenkbaren Einzel- oder Tandemachsen ist dieser hinderlichen und zuweilen sogar gefährlichen Erscheinung nicht leicht beizukommen, wie die jahrelangen und letztlich doch nicht ganz befriedigenden Anstrengungen der Wohnwagen- und Fahrwerkshersteller zeigen. Es ist eine sichere technische Erkenntnis, daß phänomenologisch vergleichbare Schwingungsinstabilitäten mehr oder weniger plötzlich ab einer, wie der Terminus technicus lautet, "kritischen Geschwindigkeit" einsetzen können, wobei diese Geschwindigkeit womöglich ohne daß sich die Instabilität bemerkbar macht zunächst überschritten werden kann, bis dann eine Störung das "chwänzeln" umso heftiger einleitet.
• Diese kritische Grenze kann am besten durch gezielte konstruktive Maßnahmen, z.B. durch gezielte Änderungen des kinematischen Systems, aber auch durch gezielte Änderungen der Steifigkeiten und der dassenverteilungen erhöht werden. Auch durch geeignete Dämpfungselemente laßt sich diese Grenze erhöhen, doch zeigt sich sehr oft, daß bei den Konstruktionsprinzipien, nach denen die Ein- und Tandemachsanhänger gemäß dem derzeitigen Stand der Technik ausgelegt sind, hierfür nur unverhältnismäßig aufwendige Dämpfungselemente merkbare Verbesserungen bringen würden, beziehungsweise daß schwingungsmäßig ausreichende Dämpfer , insbesondere Reibungsdämpfer am Deichselkopf, die gewollten kinematischen Funktionen und Bewegungsfreiheiten des Zuges behindern, und zwar indem sie den Kurvenlauf erschweren und bei der Geradeausfahrt ein unangenehmes und schädliches Schragziehen des Anhängers verursachen können.
• Die hier dargelegte Erfindung beinhaltet ein Konstruktionsprinzip, das fahrstabiles Verhalten des geschleppten gleislosen Anhängers gewährleistet, und zwar insbesondere durch die kinematische GestaltungunteAni - und Fahrwerkselemente und durch Anordnung und Bemessung der Dämpfungselemente, die die gewollten Funktionen nicht merklich beeinträchtigen.
• Dem Prinzip der Erfindung gemäß wird das geschleppte gleislose Fahrzeug beispielsweise durch zwei Gabelgelenke (4), bzw. (leu) und (1b) mit dem Schleppfahrzeug lösbar verbunden. Die Gabelgelenke haben ihre horizontalen Schwenkachsen in einer Flucht und quer zur Längsachse des Zuges, um eventuelle relative Nickbewegungen &wischen Zugfahrzeug und Anhänger zu erlauben. Die Anhängekonstruktion (45) und (2b) wird beim Zugfahrzeug an Bauelementen angeschlossen, die ausreichende statische und dynamische Zugkräfte für den Schleppvorgang übernehmen können, beispielsweise an den Fahrzeuglängsträgern (3a) und (3b), wie sie auch bei den üblichen Anhängerkupplungen herangezogen werden.
• Anhängerseitig werden die Gabelgelenke (1), (1a) und (1b) direkt oder unter Zwischenschaltung von Feder-Dampfer-Elementen (4), welche steife lineare Federn mit elastischen Endanschlägen oder steife stark progressive Federn enthalten, beispielsweise hintereinanderliegende unterschiedliche Tellerfedern, an Bauelemente (sir) und (5b) des Anhängers angeschlossen, die ebenfalls zur Ubertragung der statischen und dynamischen Schleppkräfte aufnahmefähig sind.
• In dies Elemente können die Auslösemechanismen für Auflaufbremsen integriert sein. Zur Aufnahme der Federn, Dämpfer und Auslöser und zur Kraftübertragung auf den Anhänger bieten sich gewöhnlich die entsprechend gestalteten und nach vorn verlängerten Längsträger (6a) und(6b) des Anhängers an. Die Dämpfungswerte der Elemente (4) werden dem unteren Steifigkeitsbereich von deren Federn angepasst.
• Erfindungsgemäß ist das kinematische Prinzip des Fahrwerkes des geschleppten gleislosen Fahrzeuges dadurch gekennzeichnet, daß die Räder (78,) und (7b) auf Achsspindeln (8), (8a) und (8b) gelagert sind, die an schwenkbare Bauelemente (q), (qa) und (Sb) montiert sind, die nach dem Prinzip der Achsschenkel von Kraftfahrzeugvorderachsen ausgebildet sind. Die Bauelemente (q), (9X) und (qb) sind in Lagern (10), (40) und (lot) gelagert, die ähnlich wie die Enden von Gabel- oder Faustachsen gestaltet sind und an tragfähigen Bauelementen des Anhängers, beispielsweise unter Zwischenschaltung von Federaggregaten und Dämpfern an den Längsträgern (sW) und (##) oder sonstigen festen Teilen der Anhängerbodenkonstruktion angeschlossen sind. Man kann auch vollständige Gabel- oder Faustachsen verwenden. Die Gabel- beziehungsweise Faustgelenke können je nachdem wie die Forderungen für die Fahreigenschaften gestellt werden, vor, hinter oder bei den Raddrehachsen liegen. Ihre Schwenkachsen können senkrecht oder geneigt zur Fahrbahnebehe sein, so daß je nach gewünschten Fahreigenschaften ein Vor- oder Nachlaufwinkel vorhanden ist. Die Radspindel-, also Raddrehachsen können zur Erzielung gewisser Fahreigenschaften je nachdem senkrecht oder geneigt zur vertikalen Mittellängsebene des Anhängers sein, so daß gegebenenfalls positive oder negative Sturz- und/oder Vor- oder Nachspurwinkel vorhanden sind. Die einen Enden der schwenkbaren Bauelemente (1), (*a) und (9b) können durch eine geteilte oder ungeteilte Spurstange (11), gegebenenfalls unter der üblichen Zwischenschaltung von Spurstangenhebeln verbunden sein.
• Dieselben oder die entgegengesetzten Enden der Schwenkbauelemente (9), (9a) und (q;) sind erfindungsgemäß über DämpfungsaF,gregate (12), deren Hubrichtungein der Schwenkebene der die Radspindeln tragenden Bauelemente (q), (5z) und (9S) liegen oder dazu geneigt sind, mit ausreichend dimensionierten Bauteilen des Anhängers mit funktionsgerechter Freigängigkeit verbunden. Die Hubrictltungen und die Dämpfungseigenschaften der Dämpferaggregate (At) können beispielsweise so ausgelegt sein, daß sie entweder nur die Schwenkschwingungen der Bauelemente (), (9a) und (war) dämpfen, ohne die Nachlauffreiheit des Anhängers merklich zu behindern, oder sie können so angeordnet und ausgelegt sein, daß sie noch zur Dämpfung der Hub-und Wankbewegangen des Anhängers beitragen.
• In 4nalogie zu Konstruktionen mit Tandemachsen üblicher Fahrwerke können die ## schwenkbaren Bauelemente (fl) (qs) und (5$) erfindungsgemäß mit je zwei nebeneinanderliegenden Achsspindeln auf jeder Seite des Anhängers versehen werden oder es können schwenkbare Bauteile (9), (9a) und (9b) nebst Spurstangen (11), Gabel-oder Faustlagern (10), (10a) und (10b) und Dämpfungsaggregaten (12) auf jeder Anhängerseite doppelt angeordnet ii sein. In die Radaufhängungskonstruktion können Elemente für den Raddruck- und den Bremskraftausgleich integriert sein.
• Es kann eine Vorrichtung zum Blockieren oder zur manuellen Lenkung der Schwenkbewegung der Bauelemente (q), (qa) und (9) vorgesehen werden, um Parkmanöver o.ä. zu erleichtern, beispielsweise nach dem Prinzip der Zahnstangen lenkung mithilfe einer Zahnstange an der Spurstange (11), in die ein von außen, oder im Innern des Anhängers, betätigbares und blockierbares Ritzel eingreift.
• Dem Prinzip der Erfindung gemäß wird die Bewegungsfreiheit des Anhängers um die Hochachse relativ zum Zugfahrzeug durch die in den vorstehenden Ausführungen beschriebenen Anhängekonstruktionen (SA) und (&>) mit den Gabelgelenken (1), dz Ct) und (A;) eingeschränkt, gekennzeichnet dadurch, daß zwei horizontal nebeneinanderliegende Anhängestellen im Abstand von größenordnungsmäßig mehr als die halben Fanrzeugbreiten am Heck des Zugfahrzeugs und passend an der Frontseite des Anhängers angeordnet sind. In einer weiteren Ausfüfrungsform kann die übliche Deichsel-Anhängerkupplung umgestaltet oder durch zusätzliche Bauteile ergänzt werden, so daß Drehungen um ihre Hochachse gesperrt oder wenigstens äußerst zäh gedämpft werden, Die Nickrotationen der Kupplung bleiben freigängig.
• In noch einer weiteren Ausfüflrungsform kann die Deichselanhängung beibehalten werden, jedoch werden zusätzlich Längsverbindungen etwa nach dem Prinzip der Anhängekonstruktion (usa) und (b$), welche zwei horizontal nebeneinanderliegende Anhängestellen zwischen Zugfahrzeug und Anhänger vorsieht, angebracht, welche mit solchen Feder- und Dämpfungselementen ausgestattet sind, daß erfindungsgemäß auf jeden Fagl die schnelleren Schwänzelschwingungen gegenüber den langsameren Nachlaufbewegungen sehr stark gedämpft und unterdrückt werden. Eventuell vorgesehene Auslösemechanismen für Auflaufbremsen können beispielsweise auf dem Prinzip der #### Kraftanstelle der Wegansprechung aufgebaut sein.
• Das fahrstabile Verhalten von geschleppten gleislosen Fahrzeugen mit Einzel- oder Tandemachsen wird ##### nach dem erfindungsgemäßem Prinzip der Anhänge- und Fahrwerkskonstruktion durch das Zusammenwirken mehrerer Komponenten des beschriebenen Systems erzielt.
• Zunächst wird die Freiheit von Schwänzelbewegungen des Anhängers unterbunden oder jedenfalls stark eingeschränkt durch den großen horizontalen Abstand quer zur Fahrtrichtung der Anhängebauelemente (5a) und (5b), mithin auch (1), (1a) und (1b) sowie (2a) und (2b).
• Oder, bei den Ausführungsformen mit Deichsel, durch die Sperre oder sehr zähe Dämpfung der relativen Drehungen um die Hochachse zwischen Zugfahrzeug und Anhänger an der Kupplung. Die Schwänzelanschlußsteifigkeit bei den jetzt gebräuchlichen Deichselkupplungen ist, funktionsgereckt nach ihrem Konstruktionsprinzip, praktisch Null, unvorteilhafterweise aber gegenüber Schwänzelbewegungen.
• Sogenannte auf dem Prinzip der Coulomb'schen Dampfung beruhende Schwänzel-Stabilisatoren sind an sich nicht funktionsgerecht.
• Die Geradlauf- und Stabillaufeigenschaften des Fahrwerkes können bei Anwendung des erfindungsgemäßen Prinzips einerseits nach erprobten technischen Erkenntnissen durch die geeignete Wahl von positiven oder negativen Sturz- und Vor- und Nachspurwinkeln, mittels der Neigungen der Achsspindeln (8), (8A) und (3L), durch Wahl der Vor- und Nachlaufwinkel, mittels der Neigungen der Gabel-oder Faustgelenke (t,' ), (40a) und (flbp), sowie durch deren Vor-, Neutral- oder Rücklage beeinflußt werden. Andererseits läßt sich das Schwingungsverhalten des Fahrwerkes und damit des Anhängers noch die Bemessung und Anordnung beziehungsweise Neigung der Dämpfungselemente (4t) günstig beeinflussen, ohne daß die Freiheit des gewünschten Nachlaufes des Anhängers beinKurvenfahrt hinter dem Schleppfahrzeug nennenswert beschränkt wird. Die Schwänzel- und die Fahrwerksschwingungen werden bei den erfindungsgemäßen Anhängekonstruktionen in wesentlich höheren Frequenzbereichen liegen als die Nachlaufbewegungen. Dadurch ist eine technisch günstige Bemessung der Dämpfer möglich.
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Claims (20)

1. Prinzip von fahrstabilen Anhänge- und Fahrwerkskonstruktionen für geschleppte gleislose Fahrzemge Es werden folgende Ansprüche zuPatent angemeldet: Prinzip von aufeinander abgestimmten Anhänge- und Fahrwerkskonstruktionen für geschleppte gleislose Fahrzeuge, dadurch gekennzeichnet, daß die lösbare Anhängeverbindung zwischen Schleppfahrzeug und Anhänger so gestaltet ist, daß relative Rotationsbewegungen zwischen Schleppfahrzeug und Anhänger bei mehr oder ninder großer Biegesteifigkeit der Anhängekonstruktion ganz unterbunden oder wenigstens in hohem Maß behindert werden, insbesondere um die Hochachse, und daß das Fahrwerk so gestaltet ist, daß sein einziges oder Tandem-Räderpaar die Freiheit zu solchen Schwenkbewegungen um die Hochachse hat, daß schleppendes und geschlepptes Fahrzeug ohne oder mit nur geringem kinematischem Zwang gemeinsam Kurvenfahrten ausführen können, und daß bei Geradeausfahrt keine gezwängte relative Knickung der Längsachsen beider Fahrzeuge eintreten kann, und daS relative Schwenkbewegungen um die Hochachse zwischen beiden Fahrzeugen so durch derart ausgelegte des Anhängers Dämpferelemente gedämpft werden, daß Schwänzelbewegungen stark, Nachlauf bewegungen jedoch nicht oder nur geringfügig behindert werden.
2. 2. Lösbare Anhängeverbindung gemäß 41), die an wenigstens zwei horizontal nebeneinander liegenden Punkten am Heck des schleppenden beziehungsweise an der Front des geschleppten Fahrzeugt erfolgt, beispielsweise mittels lösbarer Gabelgelenke, deren gegenseitige Entfernung, quer zur Fahrtrichtung, wenigstens ungefähr die Hälfte einer Fahrzeugbreite oder mehr ist.
3. 3. Anhängekonstruktion genaß (1) und (2) mittels Gabelgelenken oder sonstigen Gelenkkonstruktionen, die relative Nickbewegungen zwischen Schleppfahrzeug und Anhänger zulassen, jedoch genügend große vertikale und horizontale Quer- sowie Längskräfte des Schleppvorganges aufnehmen können.
4. 4. Anhängekonstruktionen gemäß (1) bis (3), in die Feder- oder Dämpfungselemente oder kombinierte Feder-Dämpfungs-Pakete auf Zug und Druck für die Fahrtrichtung eingebaut sind, gegebenenfalls mit integrierten Auslösemechanismen für 8uflaufbremsen.
5. 5. Anhängekonstruktionen gemäß (1) bis (4) mit steifen stark progressiven oder steifen linearen Federn mit elastischen Endanschlagen.
6. 6. Nicht oder wenigstens nicht leicht und ohne W&kzeug lösbare Anhängekonstruktionen, welche aber sonst die in (1) bis (5) angegebenen Merkmale aufweisen.
7. 7. Anhängekonstruktionen in der bekannten Deichselbauart, bei der jedoch die Anhängekupplung selbst oder zusätzliche Bauteile so ausgeführt sind, daß die relative Drehfreiheit zwischen Schlepp-und geschleppaMerieu die Hochachse ganz oder fast gesperrt oder sehr zäh gedämpft ist, während die Drehfreiheit um die Nickachse erhalten bleibt, und welche die Zugkr:ifte aus den Schlepp- und Rangiervorgängen aufnehmen können, ausgerüstet gegebenenfalls mit Auslösemechanismen für Auflauf bremsen.
8. 8. Anhängekonstruktionen in Deichselbauart, jedoch kombiniert mit dem Anhängeprinzip gemäß den Ansprüchen (1) bis ( 6), bei denen jedoch angpasst an (6) gegebenenfalls die übliche lösbare Deichselkupplung durch eine nicht oder wenigstens nicht leicht und ohne Werkzeug lösbare Kupplung ersetzt sein mag.
9. 9. Prinzip von Fahrwerkskonstruktionen für geschleppte gleislose Fahrzeuge, deren Elemente ansich bekannt aind, aber erfindungsgemäß als kinematisches Gesamtsystem in Verbindung mit einem oder mehreren Ansprüchen (1) bis (8) anzusehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein oder mehrere Räderpaare des Anhängers so angeordnet sind, daß alle die Freiheit von solchen Schwenkbewegungen haben, daß das geschleppte Fahrzeug ohne oder mit nur geringfügigem Zwang auch Kurvenfahrten des Zugfahrzeuges folgen kann, und daß die Schwenkbewegungen durch angepasste Dämpfer so gedämpft sind, daß Schwänzelbewegungen des Anhängers stark behindert werden, und daß das Fahrwerk gegebenenfalls mit Einrichtungen ausgestattet ist, welche gefederte und gedämpfte Vertikalbewegungen jedes einzelnen Rades unabhängig von den anderen Rädern erlauben, beispielsweise mittels Hubfedern, und bei denen auch ein Radlastausgleich vorgesehen sein kann.
10. 10. Fahrwerkskonstruktionen gemäS (9), bei denen die Achsen der Radspindelpaare bei symmetrischer Stellung zVuerrk ängsebene des Anhängers so geneigt sein können, daß je nach konstruktiver Vorgabe positive, neutrale oder negative Sturz- und/oder Vor-, neutrale oder Nachspurwinkel vorhanden sind.
11. 11. Fahrwerkskonstruktionen gemäß (9) und (10), bei denen die Paare der Radspindeln tragfähig an Paare von Bauelementen angeschlossen sind, welche mittels Gabel- oder Faustgelenken Schwenkbewegungen in der Horizontalebene ausführen können, und wobei diese Bauelemente direkt auf HuDfederpaketen montiert sind.
12. 12. Fahrwerkskonstruktionen gemäß (11), bei denen diese Schwenkgelenke Bestandteile von Gabel- oder Faustachsen sind, die auf flubfedern gelagert sind.
13. 13. Fahrwerkskonstruktionen gemäß (11) und (12), bei denen durch Neigung der Achsen der Gelenkbolzen je nach konstruktiver Vorgabe Vor-, neutrale oder Nachlaufwinkel erzeugt werden.
14. 14. FahrwerkskDnstraktionen gemäß (9) mit Einzelradaufhängungen nach dem Prinzip der Fahrradvorderradgabel, mit Teleskopfederung, und gegebenenfalls mit zugeschaltetem Stoßdämpfern.
15. 15. Fahrwwrkskonstruktionen gemäß (9) mit Binzelradaufhängungen nach dem Prinzip der Schleppachse mit Biegeblattfederungen, gegebenenfalls mit zugeschalteten Dämpfern.
16. 16. Fahrwerkskonstruktionen gemäß (9) bis (15), deren schwenkbare, die Radspindeln und Räder tragende Bauelementpaare durch eine oder mehrere geteilte oder ungeteilte Spurstangen verbunden sind, gegebenenfalls unter Verwendung von Spurstangenhebeln.
17. 17. Fahrwerkskonstruktionen gemäß (16), deren Spurstangen von Hand blockiert und/oder gesteue i werden können.
18. 18. Fahrwerkskonstruktionen gemäß (9) bis (17), deren schwenkbare, die Radspindin und Räder tragende Bauelemente gegenüber dem Anhängerkörper durch Dämpfungsaggregate verbunden sind, wobei die Dämpfer so ausgelegt And geneigt sind, daß Gerad- oder Kurvennachlaufschwingungen der Xäderare gedåmpft werden, ohne dah der stationäre Kurvennachlauf nennenswert behindert wird.
19. 19. Fahrwerkskonsvrukt~lonen gemäß (18), bei denen die Dämpfungselemente außerdem so ausgelegt sYnd und geneigt sind, daß ein Element mehrere Funktionen ausüben kann, beispielsweise derart, daß außen den schwingenden Schwenkbewegungen der Räder auch Hub- und Wankschwingungen des Anhängers ausreichend gedämpft werden.
20. 20. Fahrwerkskonstruktionen gemäß (18) und (19), bei denen nebeneinander verschiedene Funktionskombinationen durch Kombination der einzelnen Dämpferelemente erzielt werden.

    Nach dem Stand der Technik ist das Konstruktionsprinzip für die Anhängung und das Fahrwerk bei von motorgetriebenen Fahrzeugen geschleppten gleislosen Anhänger, beispielsweise Wohn- und Campingwagen hinter Personen- ud andren Kraftwagen, erstens durchwegs die Anhängung nach dem Deichselprinzip und zweitens bei einachsigen oder tandemachsigen Anhänger die gegenüber dem Anhängefahrzeug nicht um die Hochachse schwenk- oder steuerbaren Achsen als Radträger.

    Die Achsen mögen bei Einzelradaufhängung auch als nicht konkrete Bauteile, sondern nur ideell vorhanden sein. Bei mehrachsigen Anhängern ist meist die vordere Achse fest mit der Deichsel verbunden und als ganzes schwenkbar gegenüber dem Anhängerkörper angeordnet, bei Sattelaufliegern erlaubt ein Drehkranz die erforderliche Schwenkbarkeit.

    Die üblichen einachsigen oder tandemachsigen, mittels Deichsel geschleppten Anhanger, deren konkrete oder, bei Einzelradaufhangung nur gedankliche Achsen nicht um die Hochachse schwenkbar gegenüber dem Fahrzeugkörper angeordnet sind, neigen zu instabilem Fahrverhalten, was im allgemeinen Sprachgebrauch "Schwänzeln" genannt wird.